Современные ОС

Эндрю Таненбаум является профессором Амстердамского свободного университета и занимается в первую очередь разработкой операционных систем. Его перу совместно с Альбертом Вудхаллом принадлежит такая известная книга, как «Операционные системы: разработка и реализация», именно она вдохновила Торвальдса заняться написанием Linux. В этой книге рассматривается такая UNIX-подобная система, как Minix. К сожалению, Таненбаум долгое время рассматривал Minix только как проект для обучения навыкам создания операционных систем, но не как полноценную рабочую ОС. У исходников Minix была довольно ограниченная лицензия, когда можно изучать ее код, но нельзя распространять свои измененные версии Minix, да и сам автор долгое время не хотел применять патчи, которые ему слали.

Первая версия Minix вышла вместе с первым изданием книги в 1987 году, последующие вторая и третья версии Minix выходили вместе с соответствующими редакциями книги про операционные системы. Третью версия Minix, вышедшею в 2005 году, уже вполне можно использовать как самостоятельную операционную систему для компьютера (есть LiveCD-версии Minix, которые не требуют ее установку на жесткий диск), так и в качестве встраиваемой операционной системы для микроконтроллеров. Последняя на данный момент версия Minix 3.2.0 появилась на свет в июле 2011 года.

А теперь вспомним про Ричарда Столлмана. В последнее время его стали воспринимать только как пропагандиста свободного софта, хотя много известных ныне программ появилось благодаря нему, да и Торвальдсу в свое время его проект значительно облегчил жизнь. Самое интересное, что и Линус, и Ричард подошли к созданию операционной системы с разных сторон, а в результате проекты слились в GNU/Linux. Здесь надо дать некоторые пояснения по поводу того, что это за GNU, и откуда он взялся.

Про Столлмана можно рассказывать довольно долго, например, то, что он получил диплом с отличием по физике в Гарвардском университете. Кроме того, Столлман работал в Массачессетском Технологическом Институте, где и начал писать свой знаменитый редактор EMACS в 1970-ых годах. При этом исходники редактора были доступны всем желающим, что не являлось какой-то особенностью в MIT, где долгое время держалась в некотором смысле дружеская анархия, или, как это называл Стивен Леви, автор замечательной книги «Хакеры. Герои компьютерной революции», «хакерская этика». Но чуть позже, в MIT начали заботиться о безопасности компьютеров, пользователям раздали пароли, неавторизованные пользователи не могли получить доступ к компьютеру. Столлман был резко против такой практики, он сделал программу, которая могла бы позволить узнать любой пароль любого пользователя, пропагандировал оставлять пароль пустым. Например, он рассылал пользователям вот такие сообщения: «Я вижу, что вы выбрали пароль [такой-то]. Я предполагаю, что вы можете переключиться на пароль «возврат каретки». Его гораздо легче набирать, и это соответствует принципу, по которому здесь не должно быть паролей». Но его усилия ни к чему не привели. Более того, новые люди, которые приходили в MIT уже начали заботиться о правах на свою программу, о копирайте и тому подобной мерзости.

Позже Столлман говорил (цитата из той же книги Леви): «Я не могу поверить в то, что у программного обеспечения должны быть владельцы. То, что происходило, саботировало в целом все человечество. Оно не давало людям извлечь максимум возможностей из существования программ». Или вот еще одна его цитата: «Машины начали ломаться, а чинить их было некому. Никто не делал нужные изменения в программном обеспечении. Нехакеры реагировали на это просто – они начинали пользоваться покупными коммерческими системами, принося вместе с ними фашизм и лицензионные соглашения».

В результате Ричард Столлман ушел из MIT и решил создать свою свободную реализацию UNIX-совместимой операционной системы. Так 27 сентября 1983 года появился проект GNU, что переводится как «Gnu is Not UNIX». Первой программой, относящейся к GNU стал EMACS. В рамках же проекта GNU в 1988 году была разработана собственная лицензия GNU GPL – GNU General Public License, которая обязывает авторов программ на основе исходников, распространяющихся под этой лицензией, также открывать исходники под лицензией GPL.

До 1990-го года в рамках GNU (уже не только Столлманом) писался разнообразный софт для будущей операционной системы, но у этой ОС не было своего ядра. За ядро взялись только в 1990-м году, это был проект под называнием GNU Hurd, но он «не выстрелил», последняя его версия вышла в 2009 году. Зато «выстрелил» Linux, к которому мы, наконец-то, подошли.

И тут в действие вступает финский паренек Линус Торвальдс. Во время учебы в Хельсинском Университете Линусу предстояли курсы по языку C и системе UNIX, в преддверии этого предмета он купил ту самую книгу Таненбаума, в которой описывался Minix. Причем именно описывался, сам Minix надо было покупать отдельно на 16-ти дискетах, а стоила она тогда $169 (эх, не было тогда в Финляндии нашей Горбушки, но, что поделаешь, дикари-с   ). Кроме того, Торвальдсу пришлось еще купить в кредит за $3500 сам компьютер с процессором 80386, потому что до этого у него был только старенький компьютер на процессоре 68008, на котором Minix не могла работать (к счастью, когда он уже сделал первую версию Linux, благодарные пользователи скинулись и оплатили его кредит за компьютер).

Несмотря на то, что Торвальдсу Minix в целом нравилась, но постепенно он стал понимать, какие у нее ограничения и недостатки. Особенно его раздражала программа эмуляции терминала, прилагавшаяся к операционной система. В результате он решил написать свой эмулятор терминала, а заодно и разобраться в работе 386-го процессора. Торвальдс писал эмулятор на низком уровне, то есть начинал с загрузчика BIOS, постепенно эмулятор обрастал новыми возможностями, затем, чтобы скачивать файлы, Линусу пришлось написать драйвер дисковода и файловой системы и пошло, и поехало. Так появилась операционная система Linux (на тот момент у нее еще не было какого-либо названия).

Когда операционная система стала более-менее вырисовываться, первой программой, которую Линус запустил на ней, была bash. Правильнее было бы сказать даже, что он подправлял свою операционную систему таким образом, чтобы bash, наконец, смог работать. После этого он стал постепенно запускать под своей операционной системой другие программы. А операционная система должна была называться совсем не Linux. Вот цитата из автобиографии Торвальдса, которая вышла под названием «Just for Fun»: «Про себя я называл ее Linux. Честное слово, я никогда не собирался выпускать ее под именем Linux, потому что это казалось мне слишком нескромным. Какое имя я приготовил для окончательной версии? Freax. (Поняли? Freaks – фанаты – и на конце х от Unix)».

25 августа 1991 года  в конференции comp.os.minix появилось следующее историческое сообщение: «Привет всем пользователям minix! Я тут пишу (бесплатную) операционную систему (любительскую версию – она не будет такой большой и профессиональной, как gnu) для 386-х и 486-х AT. Я вожусь с этим с апреля, и она, похоже, скоро будет готова. Напишите мне, кому что нравится/не нравится в minix, поскольку моя ОС на нее похожа (кроме всего прочего, у нее – по практическим соображениям – то же физическое размещение файловой системы). Пока что я перенес в нее bash (1.08) и gсс (1.40), и все вроде работает. Значит, в ближайшие месяцы у меня получится уже что-то работающее, и мне бы хотелось знать, какие функции нужны большинству. Все заявки принимаются, но выполнение не гарантируется   »

Обратите внимание, здесь уже упоминается GNU и программа  gcc (на тот момент эта аббревиатура расшифровывалась как GNU C Compiler). И вспомните про Столлмана и его GNU, которые начали разрабатывать операционную систему с другого конца. Наконец, произошло слияние. Поэтому Столлман обижается, когда операционную систему называют просто Linux, а не GNU/Linux, все-таки Linux – это именно ядро, а многие обвески были взяты из проекта GNU.

17 сентября 1991 года  Линус Торвальдс впервые выложил на публичный FTP-сервер свою операционную систему, которая на тот момент имела версию 0.01. С тех пор все прогрессивное человечество отмечает этот день, как день рождения Linux. Особо нетерпеливые начинают отмечать его еще 25 августа, когда Линус признался в конференции, что пишет операционку. Дальше пошло развитие Linux, и само название Linux укрепилось, потому что адрес, куда была выложена операционная система выглядела как ftp.funet.fi/pub/OS/Linux. Дело в том, что Ари Лемке – преподаватель, который выделил Линусу место на сервере, показалось, что Freax выглядит не очень презентабельно, и он назвал директорию «Linux» – как смесь имени автора и «x» на конце от UNIX.

Есть еще такой  момент, что хотя Торвальдс и написал Linux под влиянием Minix, между Linux и Minix есть принципиальное с точки зрения программирования различие. Дело в том, что Таненбаум – сторонник микроядерных операционных систем, то есть таких, когда у операционной системы есть небольшое ядро с некоторым небольшим количеством функций, а все драйвера и сервисы операционной системы выступают в виде отдельных независимых модулей, а у Linux ядро монолитное, туда включены многие возможности операционной системы, поэтому под Linux, если нужна какая-то особая возможность, может понадобиться перекомпилировать ядро, внося туда какие-то изменения. С одной стороны у микроядерной архитектуры плюсы – это надежность и простота, в то же время, при небрежном проектировании микроядра, монолитное ядро будет работать быстрее, так как ему не надо обмениваться большими объемами данных со сторонними модулями. После появления Linux, в 1992 году, между Торвальдсом и Таненбаумом, а также их сторонниками в конференции comp.os.minix разгорелся виртуальный спор на тему, какая архитектура лучше – микроядерная или монолитная. Таненбаум утверждал, что за микроядерной архитектурой будущее, и Linux, не успев выйти, уже устарел. С того дня прошло уже почти 20 лет… Кстати, GNU Hurd, который должен был стать ядром операционной системы GNU, разрабатывался тоже как микроядро.

Мобильный Linux

Итак, с 1991 года Linux постепенно развивается, и хотя на компьютерах простых пользователей доля Linux пока не велика, на серверах и суперкомпьютерах он уже давно пользуется популярностью, и Windows пытается оттяпать свою долю в этой области. Кроме того, сейчас Linux занял хорошие позиции на телефонах и планшетах, ведь Android – это тоже Linux.

История Android началась с компании Android Inc, появившейся в 2003 году, и вроде бы занимавшейся разработкой мобильных приложений (конкретные разработки этой компании в первые годы своего существования до сих пор не особо афишируются). Но уже менее чем через два года компанию Android Inc поглощает Google. Никаких официальных подробностей по поводу того, чем именно занимались разработчики Android Inc до поглощения найти не удалось, хотя уже в 2005 году, после ее покупки Google, поговаривали, что они уже тогда занимались разработкой новой операционной системы для телефонов. Однако, первый релиз Android состоялся 22 октября 2008 года, после чего у него регулярно стали выходить новые версии. Из особенностей развития Android можно было бы назвать то, что на эту систему начались нападки по поводу якобы нарушенных патентов, да и с Java-реализацией там непонятно обстоят дела с юридической точки зрения, но давайте не будем вдаваться в эти не технические передрязги.

Но Android – не единственный мобильный представитель Linux, кроме него есть еще операционная система MeeGo. Если за спиной Android стоит такая мощная корпорация, как Google, то у MeeGo одного сильного попечителя нет, она разрабатывается сообществом под эгидой The Linux Foundation, которому помогают такие компании как Intel, Nokia, AMD, Novell, ASUS, Acer, MSI и другие. В данный момент основная помощь идет от компании Intel, что не удивительно, так как сам проект MeeGo вырос из проекта Moblin, который был инициирован Intel. Moblin – это такой дистрибутив Linux, который должен был работать на портативных устройствах, управляемыми процессором Intel Atom. Упомянем еще один мобильный Linux – Openmoko. Linux довольно резво пытается укрепиться на телефонах и планшетах, Google c Android за дело взялся серьезно, перспективы же остальных мобильных версий Linux пока туманные.

Как видите, на данный момент Linux может запускаться на многих системах, управляемыми разными процессорами, однако, в начале 1990-ых годов Торвальдс не верил, что Linux удастся портировать куда-то еще кроме 386-го процессора.

Mac OS X

Теперь переключимся на другую операционную систему, также  являющейся UNIX-совместимой – Mac OS X. Первые версии Mac OS, вплоть до 9-й, не были основаны на UNIX, поэтому не будем на них останавливаться. Самое интересное для нас началось после изгнания Стива Джобса из Apple в 1985 году, после чего он основал компанию NeXT, которая занималась разработкой компьютеров и софта к ним. В компанию NeXT попал программист Аветис Теванян, который до этого занимался разработкой микроядра Mach для UNIX-совместимой операционной системы, разрабатываемой в Carnegie Mellon University. Ядро Mach должно было заменить собой ядро BSD UNIX.

Аветис Теванян был лидером команды, разрабатывающей новую UNIX-совместимую операционную систему, которая получила название NeXTSTEP. Чтобы не изобретать велосипед, NeXTSTEP была основана на том же ядре Mach. С точки зрения программирования, NeXTSTEP, в отличие от многих других операционных систем, являлась объектно-ориентированной, огромную роль в ней играл язык программирования Objective-C, который сейчас широко используется в Mac OS X. Первая версия NeXTSTEP была выпущена в 1989 году. Несмотря на то, что NeXTSTEP изначально рассчитывалась на процессоры Motorola 68000, но в начале 1990-ых годов, операционная система была портирована на 80386 и 80486 процессоры. Дела у компании NeXT шли не самым лучшим образом, и в 1996 году компания Apple предложила Джобсу купить компанию NeXT с тем, чтобы использовать NeXTSTEP вместо Mac OS. Здесь еще можно было бы рассказать про соперничество между операционными системами NeXTSTEP и BeOS, закончившееся победой NeXTSTEP, но не будем удлинять и без того длинный рассказ, к тому же BeOS никак не относится к UNIX, поэтому на данный момент она нас не интересует, хотя сама по себе эта операционная система была очень интересной, и жалко, что ее развитие прервалось.

Через год, когда  Джобс вернулся в Apple, при нем продолжилась политика приспособления NeXTSTEP для компьютеров Apple, а еще через несколько лет эта операционная система была портирована на процессоры PowerPC и Intel. Таким образом, серверная версия Mac OS X (Mac OS X Server 1.0) вышла в 1999 году, а в 2001 вышла операционная система для конечных пользователей – Mac OS X (10.0).

Позже, на основе Mac OS X была разработана операционная система для телефонов iPhone, которая получила название Apple iOS. Первая версия iOS вышла в 2007 году. На этой же операционной системе работает и iPad.

Заключение

После всего вышесказанного, у вас может возникнуть вопрос, какую же операционную систему можно  считать UNIX? На этот счет нет однозначного ответа. С формальной точки зрения существует Единая Спецификация UNIX –  стандарт, которому должна удовлетворять  операционная система, чтобы ее можно  было называть UNIX. Не путайте со стандартом POSIX, которому может удовлетворять  и не UNIX-подобная операционная система. Кстати, название POSIX было предложено все  тем же Ричардом Столлманом, а формально стандарт POSIX имеет номер ISO/IEC 9945. Получение единой спецификации – дело дорогое и долгое, поэтому не многие операционные системы с этим связываются. Из операционных систем, получивших такой сертификат можно назвать Mac OS X, Solaris, SCO и еще несколько менее известных операционных систем. Сюда не входят, ни Linux, ни *BSD, но ведь никто не сомневается в их «ЮниксОвости». Поэтому, например, программист и писатель Эрик Реймонд, предложил еще два признака для определения, является ли та или иная операционная система UNIX-подобной. Первый из таких признаков – это «неследственность» исходного кода от первородного UNIX, разрабатываемого в AT&T и Bell Labs. Сюда попадают BSD-системы. Второй признак – «UNIX по функциональности». Сюда попадают операционные системы, которые ведут себя близко к тому, как описано в спецификации UNIX, но не получили формальный сертификат, и, кроме того, никак не связаны с исходниками исходного UNIX. Сюда относится Linux, Minix, QNX.